PRODUZINDO COM IMPRESSORA 3D: MAPEAMENTO DO FLUXO DE …monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10015138.pdf · Universidade Federal do Rio deJaneiro, Escola Politécnica, Curso

PRODUZINDO COM IMPRESSORA 3D: MAPEAMENTO DO FLUXO DE VALOR DE UM

MICROEMPREENDEDOR

Caio Paessano de Albuquerque Silva

Marcos David Vales

Projeto de Graduação apresentado ao

Curso de Engenharia de Produção da

Escola Politécnica, Universidade Federal

do Rio de Janeiro, como parte dos

requisitos necessários à obtenção do título

de Engenheiro.

Orientador:

Prof.Eduardo Jardim, Ph.D.

Rio de Janeiro

Agosto de 2015

ii

PRODUZINDO COM IMPRESSORA 3D: MAPEAMENTO DO FLUXO DE

VALOR DE UM MICROEMPREENDEDOR


Marcos David Vales

PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE

ENGENHARIA DE PRODUÇÃO DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE

FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS

PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO DE PRODUÇÃO.

Examinado por:

______________________________________________

Prof. Eduardo Galvão Moura Jardim

______________________________________________

Prof. Maria Alice Ferrucio

______________________________________________

Eng. Luis Fernando Lopes

Rio de Janeiro, RJ - Brasil

Agosto de 2015

iii

Silva, Caio Paessano de Albuquerque

Vales, Marcos David

Planejamento e Controle da Produção com Manufatura

Aditiva à luz da metodologia Lean / Caio Paessano de

Albuquerque Silva e Marcos David Vales. – Rio de

Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica, 2015.

XIII, 75 p.: il.; 29,7 cm.

Orientador: Eduardo Jardim

Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/

Curso de Engenharia de Produção, 2015.

Referencias Bibliográficas: p. 73-76.

1. Planejamento e Controle da Produção 2. Lean 3.

Manufatura Aditiva 4. Impressora 3D

I. Jardim, Eduardo. II. Universidade Federal do Rio

deJaneiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia

deProdução. III. Planejamento e Controle da Produção

com Manufatura Aditiva à luz da metodologia Lean.

iv

Agradecimentos

Gostaria de agradecer primeiramente à Deus, por ter me dado a oportunidade

de finalizar o curso de Engenharia de Produção e por nunca ter me deixado caído,

sempre revigorando minhas forças.

À minha família, a qual sempre esteve me apoiando nos momentos mais difíceis

e sempre soube me aconselhar. Aos meus pais Celso de Albuquerque Silva e Girlane

Paessano de Albuquerque Silva, que me confortaram e me deram vigor. Carinhosos e

sábios, me auxiliaram nessa jornada. Sempre atentos e de ouvidos abertos para meus

clamores, foram pacientes e me escutaram, me aconselharam e me possibilitaram

chegar onde estou. Aos meus irmão Ciro e Cleto, os quais sempre me espelhei e amei.

Sem eles não seria nada.

À minha namorada Gabrielly Silveira Peçanha, muito paciente e amorosa, sofreu

e riu comigo nas adversidades e felicidades e me deu forças para continuar. Aos meus

sogros Paulo e Denise por serem sogros carinhosos, generosos e sábios.

Aos meus amigos de faculdade Arturo, Caio Araújo, Daniel Fidélis, Edgard,

Fabiano Leoni, Paulo Monteiro, Rodrigo Rocha e Philippe Peçanha que me auxiliaram

durante a jornada de graduação e me proporcionaram momentos de alegria em meio à

tribulações das provas. E claro, ao meu amigo e companheiro Marcos David Vales que

em muito me ajudou.

Aos meus amigos na fé, Filipe Marangone, Hamilton Dias, Márcio Royale, Filipe

Adrenalima e Paulo Gaúcho por compartilharem do mesmo Deus vivo e amoroso e

compartilharem suas alegrias comigo e serem companheiros.

À todos os professores, coordenadores e funcionários do DEI que possibilitaram

a minha chegada à linha final.

E ao nosso orientador e professor, Eduardo Jardim, pela incrível sabedoria no

aconselhamento, por toda a disponibilidade e pela grande ajuda dada ao longo de todo

o projeto.


v

À toda minha família, pelo incentivo, educação, paciência, suporte, confiança e

por todo apoio que sempre me deram.

Ao meu irmão Rafael David Vales, que pediu pro seu nome aparecer no Trabalho

Aos meu grandes amigos, Lucas e Leonardo que desde o início da minha

trajetória universitária me deram suporte nos momentos e avaliações mais difíceis.

Amigos em geral que sempre me proporcionam boas lembranças e entendem

quando não posso comparecer aos compromissos por conta de eventuais

compromissos da universidade.

Em especial ao meu amigo Caio, por sua enorme dedicação e parceria para

concluirmos esse trabalho.

A minha linda amiga Beatriz Stromer Gutierrez, por seu afeto, dedicação, carinho

e paciência.

Ao meu orientador, o professor Eduardo Jardim, pela atenção e transmissão de

conhecimentos.

Finalmente, um agradecimento especial, à Larry Page e Sergey Brin, sem vocês

nada disso seria possível!

Marcos David Vales

vi

Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte

dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro de Produção.

PRODUZINDO COM IMPRESSORA 3D: MAPEAMENTO DO FLUXO DE VALOR DE

UM MICROEMPREENDEDOR


Marcos David Vales

Agosto/2015

Orientador: Eduardo Jardim (Ph.D)

Curso: Engenharia de Produção

Nos encontramos em um mundo em constante mudança e cada vez mais competitivo.

A democratização de novas ferramentas de produção como a impressora 3D tem

levantado um novo tipo de produtor, o maker. Este cenário é defendida por alguns como

a nova revolução industrial já que agora todos podem produzir, não somente as grandes

indústrias. Mesmo considerada como uma tecnologia com poucos desperdícios, cabe

mais profundo estudo de tal sobre a impressora 3D. Diante disso, o presente trabalho

visa analisar o processo de produção de um maker a luz da metodologia Lean e

identificar as atividades que agregam valor ao produto e as que são desperdícios.

Usando um algoritmo de quantificação de valor, veremos que existe sim a possibilidade

de melhoria de um processo já considerado enxuto, no que tange a pré e pós impressão

e controles de estoque, conseguindo eliminar 4 das 22 etapas iniciais, reduzir

aproximadamente 15% do tempo de processo e consequentemente o preço final do

produto.

Palavras-chave: Planejamento e Controle da Produção; Lean; Manufatura Aditiva;

Impressora 3D.

vii

Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the

requirements for the degree of Engineer.

3D PRINTER PRODUCTION: VALUE STREAM MAPPING OF

MICROENTREPRENEUR


Marcos David Vales

August /2015

Advisor: Eduardo Jardim (Ph.D)

Course: Production Engineering

We live in a world in constantly changing and increasingly competitiveness. The

democratization of new production tools such as 3D printers has raised a new type of

producer, the maker. This scenario is advocated by some as the new industrial revolution

since now everyone can produce, not only large industries. Even tough the 3D Printer is

regarded as a technology with little waste, it is worth further study of such. Thus, the

present work analyzes the production process of a maker at the light of Lean

methodology and identify the activities that add value to the product and those that do

not. Using a value quantification algorithm, we see that it is possible to improve a process

already considered lean, in terms of pre and post printing and inventory controls,

managing to eliminate 4 of the 22 stages, reducing approximately 15 % of the process

time and consequently the final product price.

Key-words: Planning and Production Control; Lean; Additive Manufactory; 3D printer.

viii

“Nenhum problema pode ser resolvido

pelo mesmo padrão de raciocínio que o

criou".

Albert Einstein

ix

Sumário Índice de Figuras ................................................................................................ xi

Índice de Tabelas ............................................................................................. xiii

Índice de Equações .......................................................................................... xiv

Glossário ........................................................................................................... xv

1. INTRODUÇÃO ............................................................................................. 16

1.1 Motivação ............................................................................................... 16

1.2 Objetivos do Estudo ................................................................................ 17

1.2.1 Objetivos Gerais ............................................................................... 17

1.2.2 Objetivos Específicos ........................................................................ 17

1.3 Relevância do Tema na Engenharia de Produção ................................. 17

1.4 Abordagem ............................................................................................. 18

2. CONTEXTO ESTUDADO ............................................................................. 19

3. REFERENCIAL TEÓRICO ........................................................................... 28

4.1 Economia de escala ............................................................................... 28

4.2 Economia de Escopo .............................................................................. 28

4.3 Manufatura Aditiva .................................................................................. 29

4.3.1 Caminho I: Inércia ............................................................................. 34

4.3.2 Caminho II: Evolução da Cadeia de Suprimentos ............................ 34

4.3.3 Caminho III: Evolução do Produto .................................................... 35

4.3.4 Caminho IV: Evolução do Modelo de Negócio .................................. 35

4.4 Pensamento Enxuto (Lean Thinking) ...................................................... 36

4.5 Quantificação de Valor ........................................................................ 43

4. DIAGNÓSTICO ............................................................................................ 46

5.1 Simulação do Pedido .............................................................................. 46

5.2 Definição do valor padrão de cada atividade .......................................... 52

5.3 Precificação ............................................................................................ 58

x

5. PROPOSTAS ............................................................................................... 61

6.1 Precificação Futura ................................................................................. 68

6. DESDOBRAMENTOS .................................................................................. 69

7. CONCLUSÃO ............................................................................................... 71

Anexos ............................................................................................................. 73

Referências ...................................................................................................... 74

Artigos........................................................................................................... 74

Dissertações e Monografias ......................................................................... 74

Livros ............................................................................................................ 75

xi

Índice de Figuras

Figura 1 - Padrões de Preenchimento .............................................................. 19

Figura 2 - Impressora BotMaker ....................................................................... 20

Figura 3 - Arduino ............................................................................................. 22

Figura 4 - Rapberry Pi ...................................................................................... 22

Figura 5 - Braço de drone impresso por impressora 3D ................................... 23

Figura 6 - Drone com partes impressas na impressora 3D .............................. 24

Figura 7 - Principais produtores de impressora 3D .......................................... 25

Figura 8 - Solidwords – ferramenta de modelagem 3D .................................... 26

Figura 9 - Primeiro lote de chaveiros impresso na impressora 3D ................... 27

Figura 10 - Relação Custo x Unidade .............................................................. 30

Figura 11 - 4 Caminhos de geração de valor ................................................... 31

Figura 12 - Paradigma Lean ............................................................................. 37

Figura 13 - Diminuição de Lead – Tradicional x Lean ...................................... 40

Figura 14 - Fatias da peça no software de impressão ...................................... 47

Figura 15 - Uso de estilete no protótipo ........................................................... 47

Figura 16 - Protótipo ......................................................................................... 48

Figura 17 - Modelagem usando software Sketchup ......................................... 48

Figura 18 - Troca de carretel de cores ............................................................. 49

Figura 19 - Mapa de fluxo de valor - Atual ....................................................... 51

Figura 20 - Impressora MBot Cube3D .............................................................. 52

Figura 21 - Mapa de fluxo de valor - Ideal ........................................................ 57

Figura 22 - Local de adição da extrusora adicional .......................................... 62

Figura 23 - Extrusora Dupla ............................................................................. 62

Figura 24 - Novo local de estoque .................................................................... 63

Figura 25 - Inkscape – Software de tratamento de imagem vetorial ................ 65

xii

Figura 26 - Micro retifica ................................................................................... 65

Figura 27 - Mapa de fluxo de valor - Futuro ..................................................... 67

xiii

Índice de Tabelas

Tabela 1 – Intervalo economicamente viável ................................................... 33

Tabela 2 – Comparação de custos ................................................................... 33

Tabela 3 – Atividades e tempo situação atual .................................................. 50

Tabela 4 – Especificações MBot Cube 3d ........................................................ 53

Tabela 5 - Atividades e tempo situação atual ................................................... 54

Tabela 6 – Comparação de Valor – Situação Atual vs Refrencia ..................... 55

Tabela 7 - Desperdício Total ............................................................................ 56

Tabela 8 - Precificação Situação Atual ............................................................. 60

Tabela 9 – Tabela de Controle de Estoque ...................................................... 64

Tabela 10 - Atividades e tempo situação Futura ............................................. 66

Tabela 11 – Precificação Futura ....................................................................... 68

xiv

Índice de Equações

Equação 1 - Valor Total .................................................................................... 44

Equação 2 – Valor Subsidiário ......................................................................... 44

Equação 3 - Desperdício Total ......................................................................... 44

Equação 4 - Tempo Total ................................................................................. 44

Equação 5 - Valor Real % ................................................................................ 44

Equação 6 - Valor Total % ............................................................................... 44

Equação 7 - Desperdício % .............................................................................. 45

Equação 8 - Variabilidade Valor Real ............................................................... 45

Equação Equação 9 - Desperdício ................................................................... 45

Equação 10 - Gramas de material usado ......................................................... 58

xv

Glossário

Open Soure - Conjunto de princípios e práticas de como escrever um software. "Código

aberto" significa que o código de programação do software está disponível para os

usuários.

Open Hardware – Similar ao “Open Source” porem com o Hardware está disponível

para modificações feitas pelo usuário.

Arduino – Plataforma de prototipagem eletrônica open source baseado na flexível e

fácil interação de hardware e software.

Raspberry Pi – Computador de baixo custo, do tamanho de um cartão de crédito, que

pode ser plugado um mouse teclado e monitor para controle

DIY - “Do it Yourself”, que traduzido do inglês significa “faça você mesmo”

Lean – Filosofia enxuta que busca maximizar o valor gerado para os colaboradores ao reduzir desperdícios de um sistema produtivo.

VSM – Value Stream Mapping (Mapeamento do Fluxo de Valor). Técnica gráfica

utilizada para representar as etapas de consumo ou provisão e desperdícios

associados.

Gemba – Chão de Fábrica.

Muda – Desperdício

Kickstarter - site de startups onde voce coloca uma proposta de projeto e faz uma

arrecadação entre interessados e financia o seu projeto

16

1. INTRODUÇÃO

Nesta introdução, desejamos contextualizar o leitor em relação ao trabalho

realizado bem como trazer as motivações que levaram à realização do mesmo. Para

tanto, inicialmente apresentamos o tema, ou seja, qual é a questão que se deseja

aprofundar e por que ela é importante.

Em seguida, delimitamos os objetivos dessa pesquisa, deixando claro, assim, de

que forma os problemas apresentados serão abordados. Após, falaremos de por que

ele é relevante dentro de nosso contexto da engenharia de produção e qual a

contribuição que esperamos prover à comunidade a partir deste estudo.

Ao final deste capítulo, damos uma visão geral do trabalho, trazendo um resumo

daquilo que será abordado em todos os seus capítulos.

1.1 Motivação

Estamos diante do que muitos chamam de "A Nova Revolução Industrial". Com

a evolução e expansão da internet as informações se tornam cada vez mais disponíveis

e conhecimentos tácitos, antes restrito à uma pessoa podem ser compartilhados para

muitos. Chris Anderson (2012) chega a dizer em seu livro intitulado “Makers: the New

Industrial Revolution” que "A beleza da internet é a democratização dos meios de

invenção e produção. Qualquer pessoas com alguma idéia de serviço pode

comercializá-la com algumas linhas de software." Mesmo aqueles que não tem

conhecimento de programação podem obtê-lo via cursos online gratuitos.

A distância que antes era grande entre o inventor e o produtor é reduzida. Ontem,

para ter acesso aos meios de produção era necessário um espaço físico e tremendo

investimento inicial para aquisição de máquinas e insumos. A internet quebrou esse

paradigma ao possibilitar que inventores fizessem pedidos, de lotes grandes ou

pequenos de seus produtos para fábricas do outro lado do mundo, sem a necessidade

de altos recursos financeiros. Assim, todos podemos ser empreendedores e cada vez

mais surgem incubadoras e aceleradoras que fomentam a cultura maker. Não bastando,

com o advindo da manufatura aditiva com a evolução das impressoras 3D, há hoje, a

possibilidade de se ter uma fábrica no quarto de sua casa e passar as ideias dos bits

para os átomos.

17

Em razão da expertise, dos equipamento e custos de produção em escala, a

indústria tem sido domínio de grandes empresas e profissionais treinados. Com a

evolução da tecnologia o processo de criação de produtos tornou-se digital e com isso

possibilitou que os mesmos sejam produzidos por qualquer pessoa munida de um

computador e conhecimento de programas CAD. Além disso, comunidades maker se

formaram online e servem de ajuda para aqueles que expõem seus projetos na internet.

Cada vez mais o software aberto está em voga.

A escolha do tema de estudo do nosso Projeto de Graduação (PG), a manufatura

aditiva, veio, da possibilidade de se criar objetos através da adição de compósitos e

outros insumos e não o desgaste de materiais parece ser a nova tendência da indústria.

1.2 Objetivos do Estudo

1.2.1 Objetivos Gerais

O objetivo geral deste trabalho é entender como a manufatura aditiva pode

alterar a forma como um maker gera valor e planeja sua produção, no que tange à

processos, giro e quantidade de estoque.

1.2.2 Objetivos Específicos

O objetivo específico é estudar um maker inserido no contexto da manufatura

aditiva, mapear suas atividades e processos e fazer propostas quanto a seu

planejamento e controle da produção e geração de valor, à luz da metodologia lean.

1.3 Relevância do Tema na Engenharia de Produção

O planejamento e controle da produção é um tema de fundamental importância

para o engenheiro de produção, pois o mesmo ajuda a decidir sobre o melhor emprego

dos recursos de produção, assegurando, assim, a execução do que foi previsto no

tempo e quantidade certa e com os recursos corretos. A Associação Brasileira de

Engenharia de Produção (ABEPRO) coloca dentre as competências do engenheiro de

produção, o seguinte:

18

Ser capaz de dimensionar e integrar recursos físicos, humanos e financeiros a fim de produzir, com eficiência e ao menor custo, considerando a possibilidade de melhorias contínuas; (ABEPRO, 2010)1

A relevância deste trabalho se dá pela própria importância de análise dos

processos de produção, a luz da metodologia lean para identificação de oportunidades

de melhoria no mesmo, reduzindo tempo e custo e consequentemente aumentado a

produtividade do produtor em questão.

1.4 Abordagem

Para alcançar o objetivo proposto para o trabalho, localizamos um ex-aluno de

engenharia de produção da UFRJ, Luis Fernando Lopes, que se aventurou pelo mundo

maker e hoje possui uma impressora 3D. Para efeito de estudo, simularemos uma

compra real e utilizaremos os 5 Passos da Filosofia Lean para mapearmos todo o fluxo

de valor do processo de produção desde o recebimento do pedido até a entrega do

produto finalizado ao cliente ao longo de 22 etapas. O mapa de fluxo de valor será feito

para ambas as visões, tanto do produtor quanto a do cliente.

Após o mapeamento, utilizaremos o algoritmo para quantificação do que é Valor

(V) e o que é Desperdício (D), criado pelo orientado deste PG, JARDIM (2014). Desse

modo, cremos que poderemos fazer uma melhor análise e diagnóstico do processo

como ele é hoje e fazer sugestões de melhoria.

1 MÁSCULO, F. S. Um Panorama da Engenharia de Produção. URL:

http://www.abepro.org.br/interna.asp?ss=1&c=924, acessado em 04/07/2012.

19

2. CONTEXTO ESTUDADO

Atualmente a forma mais comum de impressão 3D é a Modelagem por Fusão e

Depósito (FDM) e funciona de maneira extremamente simples. A partir de

desenvolvimento do objeto vetorial tridimensional no computador, com a ajuda de um

software de edição em três dimensões.

Enviando o modelo para o software da impressora para que você possa definir

as características principais, como as dimensões e a “resolução” da imagem, que é

medida pela espessura das camadas sobrepostas no momento da impressão. Quanto

mais detalhes, melhor será a qualidade do objeto, porém maior será o tempo de

impressão.

Uma vez selecionada as configurações principais, como espessura de cada

camada, algoritmo de escolha de caminho, o software de impressão compila todos os

dados e “fatia” o objeto em centenas de camadas. Depois disso, esses dados são

enviados para a impressora em códigos que representam as coordenadas dos

“caminhos” a serem percorridos uma vez que é iniciado o processo de impressão.

Além disso, outros ajustes também podem ser feitos, como diminuição da

porcentagem de preenchimento de um objeto para economizar matéria-prima, mudança

no padrão de preenchimento.

Figura 1 - Padrões de Preenchimento

Fonte: www.makerbot.com/blog/2013/06/26/makerware-2-2-0-more-features/

Acessado: Agosto 2015

20

O mecanismo da impressora é relativamente simples. O injetor de material

aquece e puxa uma espécie de filamento plástico que fica enrolado em uma bobina a

medida que o mecanismo derrete o material pelo extrusor quente “hotend”, ele o injeta

em uma base, movimentando-se nos eixos X e Y para criar as camadas.

Assim que uma camada fica pronta, o “hotend” bico a base — fixa no eixo Z —

sobe alguns milímetros (0,1 até 0,3 – o que vai definir a qualidade de impressão) e o

mecanismo procede com a criação da próxima camada até que o objeto fique pronto.

Esse processo pode levar de poucos minutos até algumas horas; o que vai determinar

esse tempo é a complexidade do modelo impresso e, é claro, a qualidade da impressora.

Esse tipo de impressora pode ter uma pequena variação no processo de

impressão: em vez do extrusor se movimentar nos eixos X e Y, quem faz esse

movimento é a base, o mesmo vale para o eixo Z, em que a base também pode se

mover. eixo Z. De resto, o sistema de funcionamento é semelhante.

Figura 2 - Impressora BotMaker

Fonte: http://makerbot-blog.s3.amazonaws.com/wp-content/uploads/2014/01/MB05Hero.jpg


21

O caso estudado foi processo de produção de Luis Fernando da Costa Lopes,

Engenheiro de Produção Formado pela UFRJ em 2013. Luis é um “maker” nato. Desde

sua infância, sempre gostou de entender como as coisas funcionavam, desmontando e

montando as mesmas, e frequentemente produzindo suas próprias invenções.

Luis acredita que as impressoras 3D tem um enorme potencial, e que o mesmo

ainda não foi explorado nos dias de hoje, comparando-as aos computadores dos anos

80. Tendo em vista o espaço que o mercado futuro vai oferecer, Luis comprou uma

impressora 3D no intuito de ser um dos primeiro a dominar a tecnologia no Brasil.

Seus conhecimentos não se limitam apenas as impressoras 3D. Luis tem um

vasto conhecimento de eletrônica e computação e recentemente vem aplicando os

mesmo na utilização em conjunto de arduino e raspberry pie.

Arduino é uma plataforma física de computação de código aberto baseado numa

simples placa micro controladora, e um ambiente de desenvolvimento para escrever o

código para a placa. Pode ser usado para desenvolver objetos interativos, admitindo

entradas de uma séria de sensores ou chaves, e controlando uma variedade de luzes,

motores ou outras saídas físicas.

Raspeberry pie é um computador do tamanho de um cartão de crédito, onde

Todo o hardware é integrado numa única placa que se conecta a um monitor de

computador ou TV, e usa um teclado e um mouse padrão

https://pt.wikipedia.org/wiki/Computador

22

Figura 3 - Arduino

Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Arduino


Figura 4 - Rapberry Pi

Fonte: https://www.raspberrypi.org/blog/raspberry-pi--on-sale/


https://www.raspberrypi.org/blog/raspberry-pi--on-sale/

23

Com a sincronia de todos esses conhecimentos e competências de eletrônica e

controle e automação, somada com a vasta experiência adquirida nos últimos anos

trabalhando com manufatura aditiva, Luis criou um ambiente com incrível potencial de

inovação, onde novas ideias são testadas diariamente. Tal cenário ficou claro em nosso

primeiro contato, fomos recebidos em sua casa, onde nos deparamos com diversas de

suas invenções. Ainda em processo de teste, nos mostrou uma bateria de videogame

adaptada para uma uma bateria digital usando um arduino. Ligando os sensores do

brinquedo ao arduino, que por sua vez sinaliza os toques da bateria para o computador,

a mesma foi adaptada funcionando perfeitamente como uma bateria digital com um

baixíssimo custo de produção. Ainda usando a mesma tecnologia, nos mostrou diversos

drones, com inúmeras partes impressas em casa, que através da conexão feitas com

arduino é possível controlar a velocidade das hélices e consequentemente a direção do

objeto.

Figura 5 - Braço de drone impresso por impressora 3D

Fonte: Elaboração Própria

24

Figura 6 - Drone com partes impressas na impressora 3D


Nesse primeiro contato, fizemos um questionário (anexo1) para entender o

contexto em que Luis estava inserido no mundo da manufatura aditiva, e entender

melhor seu processo produtivo e as dificuldades enfrentadas nos mesmo.

Dentre todas as tecnologias disponíveis no mercado atual, Luis se utiliza da

tecnologia de Filamento Fundido, pois é a mais acessível no Brasil. No início do ano,

comprou uma Sethi 3D, impressora “básica” com uma grande área de impressão de

220mm x 210mm x 200mm. Se comunica com o computador através de uma interface

USB (o que para Luis é um problema, pois a conexão pode ser facilmente interrompida

por um descuido, e um trabalho de horas pode ser perdido). Extrusor com bico de Aço

Inoxidável para maior desempenho.

Luis normalmente o plástico ABS, que tem uma temperatura pra chegar a

deformação plástica é mais alta em contraste com a outra opção comum do mercado

(Plástico PLA) que atinge o ponto de deformação em uma temperatura mais baixa. A

grande desvantagem do uso de plástico ABS é que o mesmo libera um gás tóxico ao

ser deformado por altas temperaturas, porem o mesmo é muito mais flexível, e portanto

menos quebradiço quando comparado ao plástico PLA.

O processo de impressão 3D ainda é muito propenso a erro, diferente da imagem

erronia que muitos tem de ser “plug n play”. É necessária uma inspeção em tempo real

da impressão, pois existem diversas variáveis que frequentemente podem influenciar na

qualidade final do produto tais como temperatura, vento, poeira, humidade dentre

outros. Uma impressão pode demorar algumas horas usando sua impressora, e

25

consequentemente uma inspeção periódica (20 em 20 min), dessa forma ocupando

grande de seu dia.

Como tentativa de contornar o problema, Luis criou uma caixa com visor de

acrílico, que isola a impressora de várias dessas variáveis, permitindo uma impressão

sob menor influência de agente externos. Infelizmente a realidade brasileira é muito

diferente de países do exterior, onde a qualidade dos materiais são drasticamente

melhores. Os plásticos utilizados para impressão são obtidos através de um fornecedor

nacional que não apresenta a mesma qualidade dos plásticos importados, fazendo com

que os mesmos absorvam humidade rapidamente, dificultando seu planejamento de

estoque. O armazenamento não é ideal e é feito em uma caixa de plástico com arroz

dentro como forma de solucionar o problema da alta humidade do ar do Rio de Janeiro.

A baixa qualidade dos plásticos podem acarretar em diversos problemas, como

entupimento do “hotend” (bico extrusor), formação de bolhas, gerando um

comprometimento estrutural da peça.

Como a assistência no Brasil é menor, Luis optou por escolher uma impressora

altamente difundida que lhe permitisse fácil acesso a informações e suporte caso

necessário. Dessa forma, foi escolhida a impressora Sethi 3D, pois apesar de sua baixa

resolução a mesma é baseada no “projeto RepRap” e possui um baixo custo quando

comparada a sua concorrente MakerBot.

Figura 7 - Principais produtores de impressora 3D

26


Devido ao baixo custo, Luis utiliza apenas softwares “open source”, que

apresentam muitas falhas que softwares pagos não apresentariam. Encomendas que

não tenham um arquivo pronto para impressão, ou ao menos um modelo 3D, são

modelos e vetorizados usando SketchUp ou SolidWorks.

Figura 8 - Solidwords – ferramenta de modelagem 3D

Fonte: http://www.solidsmack.com/cad-design


A modelagem vetorial tridimensional é um processo complexo, e pode demandar

muito tempo, uma vez que Luiz não é designer, que somado ao tempo de inspeção da

impressão, tornam o processo inviável para ser conciliado junto ao trabalho, que é o

principal motivos para não conseguir se dedicar integralmente, fazendo com que a

manufatura aditiva passe a ser sua profissão.

Atualmente Luis é consultor, e viaja a trabalho durante a semana, dificultando

ainda mais o aprofundamento em manufatura aditiva como uma carreira, pois não

consegue iniciar impressões remotamente, e principalmente por não conseguir

inspecionar a impressão durante o processo devido ao tempo demandado.

27

Por fim, é necessário um pós tratamento na peça após a impressão.

Primeiramente usa-se uma micro retifica para remover qualquer tipo de imperfeição e

depois é feito um alisamento. Existem diversas formas de fazer tal processo, sendo a

mais utilizada por Luis, o vapor de acetona em temperatura ambiente. Deixando a peça

impressa em um pote fechado junto com papeis banhados a acetona, a peça é

amolecida e obtém uma característica mais refinada. Como última etapa, algumas peças

ainda recebem uma camada de verniz para ficarem com um aspecto brilhante

Logo que comprou a impressora, começou a imprimir por tentativa e erro. Logo

nos primeiros dias já tinha feito sua primeira venda: um lote de 10 chaveiros para um

empresa de customização de camisetas.

Figura 9 - Primeiro lote de chaveiros impresso na impressora 3D


28

3. REFERENCIAL TEÓRICO

4.1 Economia de escala

"Diz-se que há economias de escala quando o aumento do volume da produção

de um bem por período reduz os seus custos. Esta redução pode se dar pela

possibilidade de utilização de métodos produtivos mais automatizados ou mais

avançados, mas também pode estar relacionada a ganhos em propaganda, marketing,

P&D, financiamento, enfim qualquer etapa da produção e comercialização. Até

recentemente a ocorrência de economias de escala de grande porte era em geral

associada à produção, por meio de processos contínuos, de insumos de uso

generalizado, para os quais não cabe diferenciação de produto" (POSSAS, 1993, pp.

70-71).

A economia de escala é interessante para a engenharia de produção pois

possibilita o decréscimo do custo unitário através do aumento da produção, diluindo os

custos fixos na grande quantidade de unidades. KRAJENWSKI e RITZMAN (1996)

dizem ainda que melhorias e cortes de custo produtivo podem ser obtidos. Essas

melhorias podem advir através de políticas de estoque mais adequadas e simplificação

de fluxos.

Porém, vale frisar que segundo HAYES e WHEELWRIGHT (1984), as

economias de escala tem limite. Após certo ponto, poderia ocorrer aumento de outros

custos, como de distribuição, aumento de complexidade e burocracia, que acarretariam

em uma “Deseconomia de Escala”.

4.2 Economia de Escopo

O mundo hoje se encontra em um ritmo acelerado e em constante mudança,

assim como as pessoas e seus diversos gostos. Como dito acima, a economia de

escala, mesmo trazendo diversas vantagens para a indústria, falha ao fornecer a esses

clientes produtos mais customizados. É esse ponto que a Economia de Escopo tenta

preencher.

Para tal, a redução do tempo de “set-up” e aumento da sincronização entre os

processos é fundamental e deve-se a introdução de novos equipamentos, mais flexíveis,

além de novas técnicas como Troca Rápida de Ferramenta (TRF). PINDICK e

RUBINFIELD (1992), afirmam que “economias de escopo estão presentes quando a

29

produção conjunta de uma única firma é maior do que a poderia ser obtida por duas

firmas diferentes, cada uma produzindo um único produto.”

4.3 Manufatura Aditiva

De acordo com COTTELEER M. J. (2014), a manufatura aditiva é inovadora e

considerada como a nova revolução industrial pois a mesma desconstrói dois dos mais

importantes trade-offs:

● Escala vs Capital

● Escopo vs Capital

O artigo sugere ainda que a manufatura aditivia pode oferecer capacidades

verdadeiramente inovadoras para empresas, possibilitando que as mesmas

simultaneamente baixem os custos e se diferenciem no mercado.

A manufatura aditiva pode reduzir a escala mínima de eficiência à medida que

reduz o valor inicial para produzir a primeira unidade. Com a queda da EME, a produção

pode melhor se posicionar em relação ao mercado, ou seja, pode se dispersar em todo

o território e se alocar mais próximo ao cliente final.

30

Figura 10 - Relação Custo x Unidade

Fonte: COTTELEER M. J. 3D Opportunity for Production

A manufatura aditiva também pode influenciar as economias de escopo a medida

que permite a produção sequencial de produtos distintos um do outro e possibilita a

fabricação de peças demasiadamente complicadas que outrora seriam por demais

difíceis ou até impossíveis de fazer dependendo da planta industrial da empresa.

Alterando a relação escala vs capital, potencialmente impactaria como a cadeia

de suprimentos. Alternativamente, alterando a relação escopo vs capital tem o potencial

em impactar o design e criação de produtos. Porém, os impactos supracitados podem

ser contrastantes e nos levam a considerar quatro caminhos possíveis, descritos abaixo,

pelos quais a manufatura aditiva pode agregar de valor ao processo produtivo.

1. Inércia

2. Evolução da Cadeia de Suprimentos

3. Evolução do Produto

4. Evolução do Modelo de Negócio

31

Figura 11 - 4 Caminhos de geração de valor


Nos itens seguintes, discorreremos cada caminho analisando os possíveis

impactos de cada um no planejamento da produção bem como no processo produtivo

em si.

O autor ainda relata que uma comparação entre os custos diretos relacionados

a manufatura atual e a manufatura aditiva consistentemente se diferenciam em quatro

elementos chave: tooling, custo de equipamentos, materiais e em uma porção menor, a

mão de obra.

Tooling seriam os dispositivos necessários que permitem a criação de um

produto finalizado ou protótipo, como por exemplo moldes, fixadores e medidores.

32

Pesquisadores italianos descobriram que na produção de componentes eletrônicos, a

feitura de moldes para moldagem por injeção era responsável por 93,5% da estrutura

de custo. Além disso, após a fabricação do molde, é necessário o armazenamento do

mesmo para possíveis processos futuros. No caso da manufatura aditiva, esse custo é

praticamente eliminado pois não existe a pré-produção como no caso citado acima.

Porém, de acordo com Mark J. Cotteleer o custo com a aquisição de

equipamentos, no caso, a própria impressora 3D é responsável por 60-70% da estrutura

de custo direto. Já o custo com materiais é cerca de 30% da estrutura de custo, o que

é relativamente muito alto se comparado ao método tradicional, cerca de 0,2-2,7%.

Porém, dependendo do processo e do produto a ser impresso, existe a possibilidade de

reuso quase que total do material desperdiçado. Já na manufatura tradicional, em casos

como no setor aeroespacial, a razão de material descartado varia de 6:1 a 33:1, ou seja,

83-97%.

Quanto a mão de obra, os custos relacionados a mesma são reduzidos em casos

que se haja a necessidade de uma montagem pós produção, por exemplo, a montagem

de uma peça a partir de três outras, pois há uma redução no tempo em cerca de 67%

do que a montagem tradicional quando se a imprime em 3D.

De acordo com o autor, o volume de produção se mostra crítico e a empresa

deve encontrar um "pacote" ideal para uma leva de impressão através de algoritmos

que consigam calcular qual a disposição ótima das peças na mesa de impressão. Isso

claramente vai depender das habilidades do usuário e dos componentes que serão

impressos.

Ainda de acordo com o artigo, a maioria dos estudos feitos relacionam tooling,

custo de equipamento, material e mão de obra como os principais elementos na

estrutura de custo da Manufatura Aditiva. Resultados baseados nesses fatores

demonstram que a Manufatura Aditiva oferece o potencial de se equiparar ao método

tradicional, em relação ao custo, para níveis baixos e intermediários de produção, como

apresentado no gráfico abaixo:

http://dupress.com/bio/mark-cotteleer/

33

Tabela 1 – Intervalo economicamente viável


Tabela 2 – Comparação de custos


Vale frisar, no entanto, que nem sempre somente o custo deve ser levado em

consideração. Cada vez, mais e mais empresas que tentam manter um performance

superior sustentada, devem focar em ser melhores antes de focar em ser mais baratas.

Empresas como Apple e Tesla são exemplos disso. Adicionando ao fato de que os ciclos

de produtos são cada vez menores e ciclos de design são cada vez mais acelerados, é

de se imaginar que a manufatura aditiva faça cada vez mais sentido em alguns

segmentos de mercado.

A seguir, veremos em detalhes os caminhos pelos quais a Manufatura Aditiva

pode exercer grande influência no modelo de negócio e no planejamento da produção.

€ -

€ 0.50

€ 1.00

€ 1.50

€ 2.00

€ 2.50

€ 3.00

€ 3.50

IM@20K AM IM@100K

Cu

sto

po

r U

nid

ade

Maquinario

Material

Operação

montagem

Instrumentos

IM@20K AM IM@100K

Montagem € 0.04 € 0.01 € 0.04

Operação € 0.09 € 0.12 € 0.00

Material € 0.01 € 0.36 € 0.01

Maquinário € 0.04 € 0.69 € 0.02

Instrumentos € 2.90 € - € 1.08

Total € 2.900 € 1.183 € 1.149

mailto:IM@20K

mailto:IM@100K

34

4.3.1 Caminho I: Inércia

Ao longo desse caminho, as empresas não vão buscar mudanças drásticas nem

na cadeia de suprimentos nem nos produtos, porém mas podem manter o interesse na

manufatura aditiva para agregar valor aos produtos já existentes.

A desenvolvimento do produto é como a conceituação, design, prototipagem e

comercialização associada a criação de novos produtos e serviços ou melhoramento

daqueles já existentes. Nesse sentido a manufatura aditiva ajuda a quebrar trade offs

entre custo, velocidade e que mais combine com o cliente final.

4.3.2 Caminho II: Evolução da Cadeia de Suprimentos

Ao longo desse caminho, as empresa tiram vantagem da economia de escala

oferecida pela manufatura aditiva como um possível possibilitado de transformação na

sua cadeia de suprimentos. Isso pode impactar a cadeia de três formas: reduzir o

investimento, melhorar a capacidade de resposta da empresa e reduzir os inputs

necessários para o processo produtivo.

Como dito anteriormente, devido ao fato de a produção unitária na manufatura

aditiva não demandar um alto grau de investimento, pode-se dizer que o investimento

na cadeia de suprimentos é reduzido, o que possibilita a realocação de recursos em

outros setores e permite que a produção seja alocada mais próxima da real demanda.

Com a capacidade de se produzir com uma flexibilidade, não compartilhada

pelos meios de produção atual, a manufatura aditiva torna possível, de certa forma, uma

resposta quase que instantânea ao mercado consumidor sem aumento significativo nos

custos.

A manufatura aditiva requer menos recursos para iniciar a produção, desde

investimentos em capital até matéria prima e maquinário, reduzindo os inputs

necessários.

Alguns fatores que são beneficiados com o advindo da manufatura por adição:

35

● Produção de volumes

● Montagens complicadas

● Desperdício de material

● Ferramentaria

● Limitações de localidade

● Rapidez na substituição de componentes críticos

4.3.3 Caminho III: Evolução do Produto

Nesse caminho, as empresas se voltam para a economia de escopo para atingir

novos níveis de performance ou inovação de seus produtos. O design do produto é tão

impactado pela forma que será produzido quanto pela sua funcionalidade.

As áreas que mais podem se aproveitar da economia de escopo que a

manufatura aditiva proporciona são na customização de peças, onde as mesmas podem

ou não ser de alta complexidade, e na simplificação do processo produtivo.

Existem, porém, algumas limitações presentes neste processo de fabricação, os

quais tendem a ser eliminados. Estes são a baixa variedade de matérias e as limitações

de tamanho.

4.3.4 Caminho IV: Evolução do Modelo de Negócio

Por fim, as empresas podem perseguir uma alteração em ambos o produto e

cadeia de suprimentos. Desse modo alterarão seu modelo de negócio, o que pode ser

difícil de se conseguir e devem combinar os benefícios provenientes dos caminhos 2 e

3 e ao mesmo tempo eliminar suas limitações.

O movimento ˜maker˜ pode se mostrar um grande nicho e propulsor para esse

caminho. Porém, outras indústrias existentes podem seguir esse caminho como

utensílios domésticos a tecnologias médicas como próteses

A desintermediação pode ser um resultado no modelo de negócio de empresas

que visam esse caminho já que possíveis mudanças entre o relacionamento entre os

produtores e consumidores é provável.

36

4.4 Pensamento Enxuto (Lean Thinking)

A percepção dos processos que não agregam valor ao cliente está na raiz do

pensamento enxuto, ou lean thinking, que surgiu a partir do sistema Toyota de produção

e parte do princípio que se pode eliminar os desperdícios, via melhoramento contínuo

do processo de produção ao se identificar o que gera ou não valor para o cliente. Em

um sistema de manufatura, segundo MARTINS N. C., CANTANHEDE I. L. e JARDIM E.

G. M. (2010), valor para o cliente é tudo aquilo que ele percebe que lhe será útil no

produto e que está disposto a pagar. O desafio é não só qualificar as atividades

realizadas, mas sim, quantificar o seu grau de contribuição na percepção de valor pelo

cliente.

No pensamento lean o desperdício recebe uma conotação bem específica e

sempre é conotado sob a perspectiva de valor e mau uso do ativo, mais especificamente

na visão do cliente e suas expectativas. Para o pensamento lean o tempo que de espera

do cliente ou de um material em uma fila é um desperdício. Ainda de acordo com os

autores, o Lean identifica classicamente 8 tipos de desperdício: (1) esperas, (2)

estoques, (3) movimentações, (4) transportes, (5) correções, (6) processamentos

desnecessários, (7) produções em excesso e (8) intelectual, ou seja, a nao-utilizacao

das habilidades mentais e criativas do pessoal e da sua experiência.

De acordo com (Jardim E.G.M. e Costa R.S., 2010) para que se evite o

desperdício é preciso que o produtor se coloque na posição do cliente para que reflita

criticamente sobre os processos de produção, da forma como são feitos atualmente. Em

sua maioria, as tarefas realizadas nesse processo são em favor das economias de

escala dos próprios ativos do sistema e não do cliente, o que em primeira instância é

intuitivo pois esses ganhos de escala contribuem para a remuneração apropriada do

acionista, ou ainda, são derivadas de histórico de produção ou comodidade.

37

Figura 12 - Paradigma Lean

Fonte: COSTA R.S. e JARDIM E.G.M. - OS CINCO PASSOS DO PENSAMENTO ENXUTO

Ainda de acordo com os autores, o pensamento enxuto é usualmente

apresentado segundo cinco passos de raciocínio, apresentados abaixo;

PASSO 1: Identifique o que é valor para o cliente.

PASSO 2: Mapeie o fluxo de produção e identifique os desperdícios

PASSO 3: Implante o fluxo contínuo

PASSO 4: Deixe o cliente puxar a produção

PASSO 5: Busque a perfeição

A proposta lean afirma que em um mundo extremamente competitivo e em

constante mudança, é improvável que a demanda se mantenha se o valor ofertado ao

cliente é degradado. Assim se torna necessário rever o processo produtivo para que os

volumes altos e ganhos de escala não se tornem ofensores e comprometam a geração

de valor.

Jardim e Costa ainda afirmam que, melhor que as economias de escala

decorrentes de eficiências locais (lotes econômicos de compra, processamento e/ou

atendimento) serão as economias de escala decorrentes da eficácia global (aumento de

vendas) que ocorrerão naturalmente se o sistema for capaz de proporcionar aos clientes

uma experiência de valor crescentemente prazerosa e singular. Assim, identificar o que

é valor para o cliente, PASSO 1, é essencial para manter a competitividade.

A partir desse princípio passa-se para o PASSO 2 e desenha-se um fluxo das

atividades corretamente representadas e analisa-se como o cliente e/ou material e a

38

informação percorrem esse fluxo e deve-se atentar ao tempo que é decorrido e

destrinchar qual realmente agrega valor ao cliente/produto e qual é desperdício. Para

Jardim e Costa, tempos gastos com com filas, retrabalhos, inspeções, controles,

armazenagens, dentre outros, podem ser necessidades do sistema como ele existe no

momento, mas não interessam em nada ao cliente que poderia perfeitamente viver sem

tais atividades desde que o que produto ou serviço lhe fosse entregue prontamente e

de acordo com as suas especificações desejadas de qualidade e preço.

De posse do mapa de fluxo de atividades, deve-se fazer uma melhoria ou

projeção da situação ideal de como esse fluxo se deveria dar para manter um nível de

competitividade no futuro. A partir daí, deve-se chegar a um mapa de fluxo possível

dentro das condições existentes. Nessa etapa, deve-se incluir o máximo de pessoas

que realmente exercem as atividades para que a proposta seja a mais realista possível.

Apesar de limitações como máquinas, pessoal entre outras serem parte do

problema, não deve-se limitar seu raciocínio a elas ao fazer o mapa ideal pois isso

limitaria a projeção ideal do fluxo e este poderá acabar sendo conservador.

O PASSO 3, que consiste em implementar o fluxo contínuo nada mais é do que

começar a pensar em lote econômico e como o seu fluxo deve estar em linha com esse

lote, já que em tese, o lote aumenta a eficiência do no uso dos recursos do sistema.

Porém, lotes requerem que a demanda seja prevista e haja homogeneidade no produto.

Veremos mais para frente que, no mundo de impressões 3D isso não se aplica já que a

produção é feita somente sobre demanda e cada produto pode ser completamente

diferente um do outro.

Levando em conta que se conseguiu eliminar os desperdícios transformando o

seu sistema, passando a produzir em lotes menores e em um fluxo contínuo, o PASSO

4 é natural e é possível que você consiga esperar o surgimento da demanda para

disparar a produção. Aqui veremos que com a impressora 3D esse é exatamente o caso,

a produção só é disparada uma vez que se é feita uma demanda e o gargalo geralmente

se torna exatamente o tempo que a impressora leva para produzir o lote.

Jardim e Costa ainda afirmam que as pessoas são o ativo mais importante da

filosofia lean já que o modelo se pauta na responsabilização, desenvolvimento técnico

e autonomia das equipes de frente.

39

Grupos e ferramentas para a melhoria continua; gestão visual e

semiautônoma; auto- gestão da performance cotidiana, feedback

frequente e resposta rápida são alguns dentre os vários instrumentos

propostos pelo LEAN para interligar as ações do dia-a-dia e a oferta de

valor para os clientes. (Jardim E.G.M e Costa R.S, 2010)

Por fim, assim como os autores concluem, a abordagem do fluxo contínuo faz

mais sentido em ambientes industriais onde o fluxo seja a tônica e não a exceção e

dividem a produção em dois extremos; a produção de bens e serviço em massa e o

prestador de serviços customizados. A metodologia lean se encaixa perfeitamente para

o primeiro mas como veremos, para as impressoras 3D, dificilmente se terá um método

de produção puxado com fluxos contínuos. Em verdade, em alguns casos, produzir nas

impressoras se torna inviável e mais custoso. Veremos isso em mais detalhes mais à

frente. Porém, de acordo com os autores, "exatamente porque nunca foi o foco deste

ambiente, a padronização e a busca de tempos e atividades que não agregam valor,

pode por isso mesmo ser uma fonte de aguas limpas, com grandes oportunidades ao

seu dispor."

4.2 Mapeamento do Fluxo de Valor (VSM)

Ainda no que tange ao tema Lean, vale mencionar os autores do livro

“Aprendendo enxergar”, Mike Rotear e John Shok são dois dos mais importantes

pensadores Lean da atualidade. O livro é uma referência no desenho de fluxo de valor

e explica de forma detalhada um passo a passo que detalha os processos fundamentais

de uma das etapas mais importantes da implementação do Sistema Lean em qualquer

tipo de empresa ou negócio: O Mapeamento do Fluxo de Valor (VSM ou “Value Stream

Mapping” do inglês).

Trata-se de se elaborar um “mapa” que faz uma análise de todo o fluxo produtivo

tanto materiais quanto de informações de um produto ou de um determinado grupo de

produtos, com objetivo, claro, de projetar fluxos produtivos mais eficientes, e portanto,

com menos desperdícios.

40

O livro tenta mostrar de forma simples e didática como realizar esse processo,

por uma espécie de manual, que, através da escolha de um grupo de produtos, mostra

como mapear o fluxo de materiais e de informações, visando definir o “estado atual” do

processo produtivo (aquele que identifica a situação real, atual, os problemas, as falhas,

os desperdícios...) e o “estado futuro” (ou seja, como deverá funcionar, a partir da

eliminação de falhas, problemas e desperdícios) – assim como o plano de ação

necessário para se atingir esse estado ideal.

Tradicionalmente, no projeto de fluxo de valor, uma equipe pensa de forma

aleatória em melhorias para reduzir os estoques ou aumentar o rendimento, o que pode

resultar em uma série de eventos que dificilmente iram melhorar de forma substancial

os resultados finais.

Figura 13 - Diminuição de Lead – Tradicional x Lean

Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=SU01D-jTZcE


A ideia central do livro se resumo em 7 orientações para desenhar um estado

futuro, que seguem uma forma estruturada de melhora do estado atual, começando no

lado do cliente do Fluxo de Valor

1. O primeiro passo é definir o tempo do ciclo, a velocidade em que o cliente demanda

o seu produto. Este é o primeiro passo no projeto de fluxo de valor, pois de acordo

com os princípios Lean, temos o interesse em produzir exatamente o que o cliente

41

demanda, na quantidade exigida e no momento exigido. O tempo do ciclo é

calculado dividindo-se o tempo de produção total disponível num determinado

período de tempo pelo número de produtos demandado pelos dos clientes. Dessa

forma, obtém-se quantos produtos precisam ser produzidos em um espaço de

tempo.

2. Depois de sabermos a quantidade de produtos que devemos produzir/entregar em

um certo período, é possível determinar como cada etapa do processo é

controlada. No segundo passo, nos perguntamos e cada etapa do processo é

realmente necessária, e se é possível eliminar uma conexão entre etapas, através

da implementação de um fluxo continuo entre as mesma? “One piece flow” do inglês

significa que as duas caixas de processo podem ser tomados em conjunto numa

caixa e onde o processo de inventário será automaticamente um valor máximo entre

as estações de trabalho.

3. A etapa 3 sugere verificar se há possibilidades de fazer uma alteração ou

transformação na etapa do processo, e para tanto, as etapas são observadas e

analisadas com o objetivo de transformar o inventário da mesma em “FIFO” (do

inglês First In First Out, traduzido para “Primeiro a entrar, primeiro a sair” e em caso

negativo, ao menos transformar em “supermercado”.

Um inventário FIFO é estruturado com um número máximo de produtos definido,

desenhado de forma que o processo transforma os produtos exatamente na mesma

sequência que os mesmos entram em cada estação de trabalho, caracterizando

assim um sistema de produção puxada.

Quando FIFO não é uma solução adequada, a última opção possível é

o supermercado. O nome é escolhido porque o princípio é baseado exatamente no

sistema que é implementado num supermercado. Os produtos são retirados do

estoque de clientes e essa ação gera um sinal que faz com que o estoque reponha

estas peças. O supermercado seria menos preferível do que um FIFO porque a

qualquer item pode ser retirado da prateleira e portanto, não há ordem fixa de

produção de produtos como no FIFO. Um supermercado ainda é um sistema de

produção puxada, pois as estações de trabalho vão produzir apenas os produtos

que são retirados da prateleira. Uma linha FIFO é preferível ao longo de um

supermercado porque quando não a demanda, a mesma não ira funcionar, diferente

do supermercado que irá produzir apenas para repor o estoque.

42

4. Depois de todos as etapas serem analisadas no fluxo de valor e de tentar

transforma-las em produção puxada, a etapa 4 determina o Ritmo do processo

identificando o processo gargalo no fluxo. Frequentemente usando a palavra

“pacemaker” referindo-se à melhor situação possível em que uma etapa de trabalho

determina o ritmo para todas as outras estações na cadeia de valor. No fluxo de

valor ideal, este uma estação de trabalho recebe um cronograma de produção e

todas as outras estações irão seguir o mesmo automaticamente.

5. Após determinar o foco do cronograma de produção no passo 4, é necessário

entender como o cronograma vai ser estruturado. O Passo 5 descreve Nivelamento

de produção, para manter a variação da mesma menor o possível. A parte mais

importante de nivelar a produção seria identificar o intervalo em que os produtos são

produzidos.

6. O próximo passo é determinar a quantidade de trabalho exigida durante a

produção. Independente da produção, um cronograma poderia ser enviado para o

gargalo do processo na próxima hora ou talvez até 20 minutos. Cada período, ou

intervalo, pode se verificar ou não se o processo produziu sua demanda.

7. O último passo na concepção de um estado futuro é melhorar passo 5 e 6,

pela redução dos tempos de entre saída e entrada de produtos.

Estes 7 passos no desenho do mapa de valor ajudarão a transformar um fluxo

de valor em uma linha de produção mais flexível com a menor quantidade de resíduos

e desperdícios possível.

Vale frisar que no caso estudado, a impressão 3D, o passo 1 não se aplica pois

cada peça é customizada e seu processo inicia-se assim que o cliente faz o pedido.

Quanto ao item 3, o mesmo ocorre pois não é realizado uma substituição de peças que

entram e saem do processo mas a peça é construída de uma vez só na impressão.

Porém, pode-se atentar para esse quesito no que tange ao controle de estoque.

WOMACK e JONES (2006, p. 32) citam o Value Stream Mapping (Mapeamento

do Fluxo de Valor) para a melhor compreensão da distribuição dos tempos gastos pelo

consumidor no processo de consumo, porém aqui analisaremos esse mapa na visão do

produtor, no caso, o Luis. Assim, o mapa vai tratar de uma representação gráfica das

etapas de produção associadas às suas durações e qual o “percentual” de valor gerado

por cada atividade. A ferramenta permite identificar desperdícios no processo ao

compreender o ponto de vista do cliente e do provedor simultaneamente.

https://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=en&rurl=translate.google.com&sl=auto&tl=pt-BR&u=http://www.panview.nl/en/lean-production-toyota-3m-model/finding-mura-variation-your-process&usg=ALkJrhhL_U1Ds0IeHXHj8Y5XjaT1XtLwgw

43

4.5 Quantificação de Valor

Para obtermos valor de forma mais precisa dos tempos geradores de valor no

VSM, JARDIM (2014) criou um modelo matemático que classifica diferentes tipos de

desperdício e valor, ponderando os mesmos. Na prática, constitui-se de um método que

expõe como os princípios de WOMACK e JONES (2005) poderiam ser aplicados.

O modelo orginalmente é focado no processo de consumo, todavia como

estamos focando no processo de produção de Luis, algumas adaptações são

pertinentes.

Para realizar a quantificação de Valor aso necessárias as seguintes etapas:

1 - Baseado no conceito do sistema ideal, estabelecer estritamente quais são as

etapas de completo valor do processo de produção em análise.

2 - Com base na experiência, na concorrência e tecnologia disponivel, quantificar

tempos-padrão – T(p) –, isto é, se só houver essas etapas e se elas ocorrerem dentro

desses tempos, então teremos um processo com 100% de valor.

3- Definir o início (baseado no momento em que houve o primeiro contato

(pedido) com o produtor) e o fim (baseado no momento em que se concluiu o consumo

ou obteve-se o resultado desejado do mesmo) do processo.

4 - Baseado em 3, ir “ao gemba”, isto é, ao local do produção, identificar as reais

etapas e quantificá-las, cronometrando-as.

5 - Baseado em 4, construir um mapa preliminar visual com as etapas reais

desenhadas em uma escala de tempo.

6 - Classificar as etapas em dois grandes conjuntos: etapas de valor e etapas de

desperdício.

7 - Nas etapas identificadas como valor (tempos-razão de ser do consumo –

V(r)), poderemos ter tempo de desperdício se o tempo real superar o tempo padrão,

sendo o desperdício a diferença entre o tempo real e o tempo padrão – D(r).

8 - Nas etapas identificadas como desperdício (tempos-não razão de ser do

consumo), poderemos ter:

a) Etapa-desperdício absoluto: tempo totalmente inútil – D(a).

44

b) Etapa-desperdício com valor subsidiário: tempo parcialmente útil,

mas não ligado à razão de ser do consumo – V(s)

c) Etapa-desperdício cuja vivência resultou na geração de valor

complementar ligado à razão de ser do consumo – V(c).

9 - Quantificação do que é valor = V e do que é desperdício = D e do tempo total.

Valor absoluto:

Equação 1 - Valor Total

𝑉 = 𝑉(𝑟) + 𝑉(𝑐)

Equação 2 – Valor Subsidiário

𝑉(𝑠)

Equação 3 - Desperdício Total

𝐷 = 𝐷(𝑟) + 𝐷(𝑎)

Equação 4 - Tempo Total

𝑇 = 𝑉 + 𝑉(𝑠) + 𝐷

Valor relativo:

Equação 5 - Valor Real %

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙 (%) = (𝑉/𝑇) 𝑥 100

Equação 6 - Valor Total %

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (%) = [(𝑉 + 𝑉(𝑠))/𝑇] 𝑥 100

45

Equação 7 - Desperdício %

𝐷𝑒𝑠𝑝𝑒𝑟𝑑í𝑐𝑖𝑜 (%) = (𝐷/𝑇) 𝑥 100

Equação 8 - Variabilidade Valor Real

𝑉𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑞𝑢𝑎𝑛𝑡𝑜 𝑎𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑗𝑒𝑡𝑜 = [𝐷(𝑟)/𝑇(𝑝)] 𝑥 100

Quão maior a VAR, pior estão as etapas de valor do processo em relação ao

projetado; quão menor a VAR, melhor estão as etapas de valor do processo em relação

ao projetado. Se VAR = 0, a realidade está de acordo com o projetado.

10 - Analisar os resultados para minimizar as variáveis D, maximizando V, ajustar

os T(p) e retornar a 1, refazendo com um número maior de amostras.

Quão maior a VAR, pior estão as etapas de valor do processo em relação ao

projetado; quão menor a VAR, melhor estão as etapas de valor do processo em relação

ao projetado. Se VAR = 0, a realidade está de acordo com o projetado.

10 - Analisar os resultados para minimizar as variáveis D, maximizando V, ajustar

os T(p) e retornar a 1, refazendo com um número maior de amostras.

A principal diferença para o modelo de WOMACK e JONES (2006) é o

reconhecimento de tipos de tempos de valor e de desperdício. Através da identificação

das atividades fim do consumo, é possível calcular o desperdício D(r) como a diferença

entre o tempo registrado V(r) e o tempo padrão. Novamente, cabe frisar que a nossa

análise será focada na produção e não no consumo, assim, será feita a identificação de

das atividades fim da produção e calcularemos o desperdício D(r) relativos às mesmas.

Equação Equação 9 - Desperdício

𝐷(𝑟) = 𝑉(𝑟) – 𝑇(𝑝) (𝐼)

Nas etapas de desperdício entretanto, não necessariamente o valor gerado é

nulo. Verifica-se que existem atividades com valor subsidiário V(s), isto é, etapas úteis

que geram um valor não ligado à razão de ser da produção, e valor complementar V(c),

constituindo de etapas que geram um valor ligado à razão de ser da produção.

Por último, as etapas de desperdício absoluto D(a) correspondem a aquelas às

quais o produto final não está recebendo valor algum e portanto não agrega valor à

produção. Neste grupo encontram-se tempos em esperas.

46

4. DIAGNÓSTICO

5.1 Simulação do Pedido

Como citado anteriormente, Luis Fernando começou a se aventurar pelo mundo

das impressoras 3D recentemente. Aliado ao fato de dividir essa atividade com seu

trabalho Luis ainda não conseguiu obter uma demanda constante. Logo, para efeitos de

análise, foi decidido simular um pedido real para registrar todo o processo de produção

desde o pedido até a entrega do produto.

O pedido foi feito na residência do mesmo, de maneira que o processo de

desenvolvimento da peça fosse feito e discutido no ato. O processo inteiro foi filmado

para fim de análise de tempo que as atividades de design, produção e a pós produção

levariam. Chegamos somente com uma idéia na cabeça e a transmitimos para Luis;

gostaríamos de fazer um cartão de apresentação para um dentista no formato de um

ciso.

O pedido em si demorou cerca de um minuto, porém a discussão e entendimento

por ambas as partes de como seria o desenho do ciso e o que constaria no cartão levou

pouco mais que três minutos. Com o computador ligado, Luis começou a pesquisar

figuras vetoriais na internet e informou que geralmente, quando o cliente não manda o

desenho pronto, ele recorre a internet para achar algo que se assemelha ao que o cliente

quer. Após pouco mais de um minuto, não encontrando uma figura vetorial Luis

juntamente conosco seleciona um desenho que nos agradace.

Luis então carrega a foto no programa SketchUp, o qual usa para a modelagem.

Antes da modelagem foi preciso fazer a vetorização da imagem, a atividade durou cerca

de 7 minutos. Após a vetorização começa a modelagem em si. Esta atividade

transcorreu durante pouco mais de 20 minutos.

47

Figura 14 - Fatias da peça no software de impressão


Terminada a modelagem, Luis começou o aquecimento da mesa, que demorou

cerca de 9 minutos e finalmente houve a impressão de um protótipo, a impressão levou

cerca de 27 minutos. Após a impressão, Luis tirou as imperfeições com um estilete,

etapa que foi relativamente rápida, pouco mais de um minuto.

Figura 15 - Uso de estilete no protótipo


48

Figura 16 - Protótipo


Com o dente impresso em mãos, pudemos rediscutir o projeto para alterações

finais, onde foi sugerido a adição de duas cores para o dente. A segunda cor começaria

na oitava camada, a qual começava a parte escrita. Essa decisão foi tomada para que

pudéssemos analisar o maior número de atividades complexas possíveis, passíveis de

serem demandadas. Assim com pouco mais de um minuto o projeto final estava feito.

Figura 17 - Modelagem usando software Sketchup


Antes de iniciar a impressão, Luis adicionou uma linha de código que pausaria a

impressão após a sétima camada para a troca de filamento. Iniciada a impressão do

dente o filamento branco foi depositado camada após camada sem que houvesse

pausa. Após a oitava camada, Luis pausou manualmente a impressão e trocou o

filamento branco para o filamento vermelho, processo que demorou pouco mais de um

49

minuto. Após a troca, foi necessário expelir todo restante do filamento branco que ainda

se encotrava no extrusor, fato que demorou pouco menos de três minutos. Depois, Luis

reiniciou manualmente a impressão, agora com filamento da cor vermelha. A impressão

como um todo levou pouco mais de 32 minutos.

Figura 18 - Troca de carretel de cores


Ao final da impressão, percebemos que o tempo indicado pela impressora para

finalização da mesma foi bem inacurado, em torno de 20 minutos. Logo, houve um

acréscimo de cerca de 50% no tempo real. Como veremos mais adiante, Luis leva em

consideração esse tempo para sua precificação, o que pode gerar um descompasso

entre custo e receita.

O tratamento pós impressão consiste de 4 etapas:

1. Retirar imperfeições com estilete (03:27 min)

2. Lixar (01:04 min)

50

3. Aplicar uma camada de verniz (01:16 min)

4. Espera verniz secar (10:00 min)

O processo total levou 2 horas e 11 minutos e se encontra detalhado na tabela

abaixo:

A tabela a seguir, resume as atividades atuais e seus respectivos tempos totais

e suas porcentagens:

Atividade Tempo Atual Porcentagem % Acumulada

Tempo Total 2:11:29 100%

Receber Pedido 0:00:57 0.7% 0.7%

Análise do Pedido 0:00:36 0.5% 1.2%

Elaboração em Conjunto 0:02:32 1.9% 3.1%

Pesquisa na Internet 0:01:29 1.1% 4.2%

Vetorizar a Imagem 0:06:52 5.2% 9.4%

Modelar 0:21:15 16.1% 25.6%

Fatiar 0:01:25 1.1% 26.6%

Impressão do Protótipo 0:32:13 24.4% 51.1%

Rediscussão 0:01:41 1.3% 52.4%

Abrir Estoque 0:00:48 0.6% 53.0%

Procurar Cor 0:00:15 0.2% 53.2%

Guardar Estoque 0:00:34 0.4% 53.6%

Aquecimento da Mesa 0:08:52 6.7% 60.3%

Impressão da peça (parte1) 0:20:19 15.4% 75.7%

Troca de Filamento 0:01:24 1.1% 76.8%

Expulsão de Filamento 0:02:40 2.0% 78.8%

Impressão da peça (parte 2) 0:11:50 9.0% 87.8%

Estilete 0:03:27 2.6% 90.6%

Lixar 0:01:04 0.8% 91.5%

Apliar Verniz 0:01:16 1.0% 92.4%

Esperar Verniz Secar 0:10:00 7.6% 100.0%

Entrega do produto finalizado 0:00:00 0.0% 100.0%

Tabela 3 – Atividades e tempo situação atual


51

Figura 19 - Mapa de fluxo de valor - Atual


52

5.2 Definição do valor padrão de cada atividade

Como definido na metodologia criada por JARDIM (2014), faz-se necessário

identificar a situação ideal que forneça os Tempos Padrão para análise dos

desperdícios. Para tal, decidiu-se escolher uma impressora com especificações

semelhantes a utilizada por Luis e na mesma faixa de preço. Porém, esta seria equipada

por duas extrusoras para que se pudesse imprimir em duas cores sem incorrer em troca

de filamento e também não haveria a necessidade de aquecimento da mesa no pré-

produção.

A impressora em questão é a MBot Cube3D. A MBot Cube 3D é vendida em

torno de R$ 5.900,00, e é hoje uma das impressoras 3D pessoais mais acessíveis e

avançadas do mercado, os equipamentos são entregues montados e calibrados, e é

oferecido suporte e assistência técnica.

Figura 20 - Impressora MBot Cube3D

Fonte:http://www.mbot3d.com/product-3d-printer/mbot-cube#specifications


53

Suas características incluem:

● Extrusão simples ou dupla (impressão com até 2 cores)

● Grande área de impressão

● Software Incluso

● Painel LCD

● Impressão direta do Cartão de Memória

● Conexão USB / SD Card

● Mesa especial para impressão com PLA ou ABS, sem necessidade de

aquecimento

● Aceita diversos tipos de filamentos

Suas especificações são:

Modelo MBot Cube 3D

Área de Impressão 220 x 220 x 180mm

Velocidade 50-120mm/s

Capacidade de fluxo 24 cm³/h

Conexão USB / SD Card

Tamanho 410mm x 400mm x 415mm

Peso 15kg

Tabela 4 – Especificações MBot Cube 3d


Sabendo que na simulação foi utilizado 1.170 milímetros de filamento, pela

equação 9 citada abaixo podemos calcular a quantidade de material utilizado.

54

𝜋 × (1,75

20)

2

× 1,03 ×1070

10 = 2,65 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑎𝑠/𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒

Sabendo que a densidade do plástico é 1,03 g/cm³ com cluimos que 2,57cm³ de

material foram utilizados utilizado.

A impressora MBot 3D expele essa quantidade de material em 6:26 minutos, em

capacidade de fluxo máxima. Como utilizar a velocidade máxima aumenta a chance de

erro, simularemos a impressão em 50% da velocidade. Isso se deve também pelo fato

de a impressora de Luis ter indicado que a impressão seria feita em torno de 20 minutos,

e levou 32 minutos, um aumento de 50%. Esse aumento foi considerado para a

estimativa de metade da velocidade. Logo, a MBot 3D expeliria 2,57 cm³ de material em

12:52 minutos.

Assim, a tabela de atividades na situação ideal fica:

Atividade Tempo de Referência % % Acumulada







Modelar 0:21:15 30.2% 38.5%

Fatiar 0:01:25 2.0% 40.5%


Rediscussão 0:01:41 2.4% 61.2%

Procurar Cor 0:00:15 0.4% 61.6%

Abrir Estoque 0:00:24 0.6% 62.1%


Impressão do Produto 0:12:52 18.3% 80.8%

Mini retificadora 0:01:58 2.8% 84.0%

Aplicar Verniz 0:01:16 1.8% 85.8%

Esperar Verniz Secar 0:03:00 14.2% 100.0% Entrega do produto finalizado 0:00:00 0.0% 100.0%

Tabela 5 - Atividades e tempo situação atual

55


A distribuição dos tempos segundos essa classificação absoluta para a

simulação praticada esta exposta na tabela abaixo:

Valor Absoluto Situação de refencia Situação Atual

VR 0:59:31 1:47:14

VC 0:00:00 0:04:04

DA 0:03:56 0:20:29

Tabela 6 – Comparação de Valor – Situação Atual vs Refrencia


56

A tabela a seguir mostra o desperdício total de cada atividade:

Atividade Desperdício

Desperdício Total 1:10:31

Receber Pedido 0:00:00

Análise do Pedido 0:00:00

Elaboração em Conjunto 0:00:00

Pesquisa na Internet 0:00:00

Vetorizar a Imagem 0:06:32

Modelar 0:00:00

Fatiar 0:00:00

Impressão do Protótipo 0:19:21

Rediscussão 0:00:00

Abrir Estoque 0:00:24

Procurar Cor 0:00:00

Guardar Estoque 0:00:17

Aquecimento da Mesa 0:08:52

Impressão da peça (parte1) 0:07:27

Troca de Filamento 0:01:24

Expulsão de Filamento 0:02:40

Impressão da peça (parte 2) 0:11:50

Estilete 0:01:29

Lixar 0:00:00

Apliar Verniz 0:03:15

Esperar Verniz Secar 0:07:00

Entrega do produto finalizado 0:00:00

Tabela 7 - Desperdício Total


Dessa forma podemos fazer um mapeamento do fluxo de valor, sabendo a

influencia de cada etapa em no valor gerado:

57

Figura 21 - Mapa de fluxo de valor - Ideal

Fonte: Elaboração Próprio

58

5.3 Precificação

A partir de alguns inputs podemos obter informações suficientes para estimar um

valor aproximado (incluindo mark-up) do custo de cada peça.

Os inputs binários são referentes a peças que precisam de modelagem, peças

com mais de uma cor e peças com tratamento no final do processo

Sabendo que o valor para se receber um salário de R$ 6000, trabalhando 8 horas

por dia, durante 22 dias úteis em um mês é de R$ 34/hora, seguiremos os cálculos

usando esse resultado como uma ordem de grandeza próxima ao input referente a custo

por hora de trabalho.

Para calcular o valor de plástico gasto em cada impressão, precisamos recorrer

a alguns cálculos, pois temos apenas o valor do plástico por metro. Sabemos que um

rolo de meio quilo rende cerca de 485cm³ de impressão, dessa forma podemos fazer

sabemos que cada grama rende 1,03cm³, concluindo que sua densidade é 1,03 g/cm³.

A informação que a impressora nos fornece é a quantidade de filamento

(mm/peça) usada. Com esse valor, podemos fazer uma multiplicação para achar o valor

total gasto.

Equação 10 - Gramas de material usado

A partir do valor total de material gasto, podemos obter o custo total, fazendo

uma multiplicação daquele com o seu valor unitário, somando aos custos do tempo total.

Como base, usaremos um mark-up de 15% multiplicado pelo valor obtido. Por fim,

podemos fazer uma divisão do valor encontrado pelo número de peças e encontrar o

valor unitário de cada peça.

59

Usamos como input para cálculo:

Custo por hora de trabalho (R$)

Tempo de modelagem (min)

Tempo p/ troca de cor (min/peça)

Tempo p/ pós tratamento (min/peça)

Material Usado

Tem que modelar?

Quantidade de filamento (mm/peça)

Tempo de impressão (min/peça)

Tem que fazer troca de cor?

Tem que fazer pós tratamento?

Número de peças

60

Abaixo temos um simulação de precificação do pedido de teste realizado

Precificação de impressões 3D

Filamento

Tipo de Filamento ABS PLA

Densidade (g/cm³) 1.03 1.24

Diâmetro (mm) 1.75 1.75

Custo (R$) $65.00 $175.00

Peso do Rolo (kg) 0.5 1

Parâmetros de tempo

Custo por hora de trabalho (R$) $34.00

Tempo de modelagem (min) 32

Tempo p/ troca de cor (min/peça) 4

Tempo p/ pós tratamento (min/peça) 3

Características da Impressão

Material Usado ABS

Tem que modelar? Sim

Quantidade de filamento (mm/peça) 1070

Tempo de impressão (min/peça) 32

Tem que fazer troca de cor? Sim

Tem que fazer pós tratamento? Sim

Número de peças 2

Insumos gastos

Quantidade de material usado (g) 5.3

Tempo total de uso da máquina (min) 64

Tempo total de pós tratamento (min) 14

Custo de impressão

Custo de material total (R$) $0.90

Custo de tempo de impressão (R$) $36.27

Custo de tempo total (R$) $62.33

Custo total/peça $31.17

Custo total $63.23

Preço

Mark-up (%) 15%

Preço final 74.39

Preço final/peça 37.19

Tabela 8 - Precificação Situação Atual


61

5. PROPOSTAS

Para a proposta da situação desejável, ou futura, decidimos focar nas atividades

que se mostraram mais trabalhosas e que demandaram mais tempo, a modelagem e

impressão em si. Ambas representam juntas cerca de de 81% do tempo total do

processo, sendo que a impressora é o gargalo, representando 58,7% do tempo total.

Fica claro que quanto melhor for a impressora, melhor será seu processo pois a mesma

é responsável por grande fatia do tempo de produção. Também adentraremos ao seu

processo de estocagem e pós-impressão.

A partir das análises feitas acima, e embasados das possibilidades reais de

mudança, iremos propor um modelo futuro que permitirá a melhoria do processo sem

muitos impactos ao investimento já realizado. Para que isso ocorra, é fundamental que

Luis permaneça com a sua impressora, parte substancial do investimento. Com isso,

não teremos possibilidade de aumento de velocidade e/ou capacidade de fluxo.

Porém, outro fator importante durante a impressão é a troca do filamento. A

atividade é subdividida em outras duas, o ato da troca propriamente dita, e a espera que

até que o antigo filamento antigo seja totalmente expulso da extrusora. Esse processo

leva cerca de 4 minutos e representa 3% do tempo total. A diferença aqui é que esse é

um processo que pode ser eliminado com a adição de uma segunda extrusora. Isso é

possível já que a impressora é um open hardware. Como já teremos as duas cores

devidamente posicionadas para impressão, na proposta de modelo, essa etapa é

extinta.

62

Figura 22 - Local de adição da extrusora adicional


Primeiramente pensamos em adicionar uma extrusora a mais na abertura

disponível, mostrada na figura abaixo. Porém, a chance de desregularem e erros

provenientes desse arranjo seriam grandes, necessitando de muitas horas de testes e

acertos no equipamento. Após uma pesquisa mais aprofundada entretanto,

descobrimos uma extrusora dupla já montada com um preço acessível, $ 141,00, no site

kickstarter pouco superior ao que se gastaria com o kit de peças separadas.

Figura 23 - Extrusora Dupla

Fonte: http://www.3dgraf.com.br/impressora-3d-prodesk3d/


63

Como descrito no item 3, o estoque de Luis é bem pequeno e por isso não é feito

um controle rigoroso sobre o mesmo. Ao indagarmos entre quais cores podíamos

escolher, o mesmo não soube dizer precisamente quais haviam nem se ainda estavam

em condições ótimas para o uso. Além disso, a caixa na qual mantinha seu estoque era

inapropriada e alocada do outro lado do quarto. Assim, tivemos que pegar a mesma e

trazer para onde estávamos para descobrir quais cores haviam e quais poderiam ser

utilizadas.

Figura 24 - Novo local de estoque


Contornar tal problema foi simples. Criamos um controle de estoque em uma

planilha do excel. Luis inputará os seguintes dados:

Peso

Cor

Data de compra

Data de validade

Quantidade de filamento usado

Esses dados são suficientes para que Luis saiba quantos e quais filamentos tem

em posse e quais deve utilizar primeiro. Assim, também saberá quando será necessário

encomendar outro filamento de determinada cor. A tabela é representada abaixo:

64

Tabela 9 – Tabela de Controle de Estoque


Além disso, o posicionamento da mesma mais próximo a impressora reduzirá o

tempo de procura do filamento. Essa atividade poderá ser feito sem que o mesmo saia

da sua cadeira em frente ao computador. Com essas mudanças, é esperado que o

tempo de cheque de estoque e procura do filamento caia pela metade, mais

precisamente 42%.

Na etapa de vetorizar uma imagem em duas dimensões para dar inicio ao

processo de modelagem tridimensional, Luiz faz um processo manual, que pode ter seu

tempo reduzido de forma drástica usando uma ferramenta de tratamento de imagem

vetorial.

Inkscape é um software open-source grátis, que pode rastrear traços em bits de

imagem e vetorizar os mesmos. Com apenas um clique, como mostrado na figura

abaixo, usando a opção “trace Bitmap”.

65

Figura 25 - Inkscape – Software de tratamento de imagem vetorial


Com relação ao tratamento pós-impressão, dependendo da peça é necessário

fazer uma limpeza de erros com estilete, depois o lixamento da mesma e após aplicar

uma camada de verniz. Os primeiros processo ainda são muito rústicos e otimizaremos

essas atividades a introdução de uma mini retificadora

Figura 26 - Micro retifica


Com a mesma será possível eliminar as pequenas imperfeições e lixar ao

mesmo tempo, em um espaço de tempo menor, reduzindo de duas atividades para uma.

66

O processo de aplicação de verniz é bem simples e não será alterado, porém, a

espera para que o produto seque é demasiadamente longa. A redução nesse caso veio,

de forma simples, com a adição de um ventilador em cima da peça. Com isso o tempo

de espera caiu em 70% e foi para 3 minutos.

Com as alterações citadas acima, simulando o tempo de impressão com duas

extrusoras e reduzindo o número de atividades temos a tabela a seguir:

Atividade Situação Futura % % Acumulada







Modelar 0:21:15 19.1% 24.5%

Fatiar 0:01:25 1.3% 25.7%


Rediscussão 0:01:41 1.5% 56.3%

Procurar Cor 0:00:15 0.2% 56.5%

Abrir Estoque 0:00:24 0.4% 56.9%


Aquecimento da Mesa 0:08:52 8.0% 65.1%

Impressão da Produto 0:32:13 29.0% 94.1%

Mini Retificadora 0:01:58 1.8% 96.2%

Aplicar Verniz 0:01:16 1.1% 97.3%

Esperar Verniz Secar 0:03:00 2.7% 100.0% Entrega do produto finalizado 0:00:00 0.0% 100.0%

Tabela 10 - Atividades e tempo situação Futura


67

Figura 27 - Mapa de fluxo de valor - Futuro


68

6.1 Precificação Futura

Tendo em vista as mudanças propostas para um estado futuro, podemos estimar

um novo custo de produção para Luis, uma vez que a variável que tem maior influência

é o tempo gasto com a impressão e modelagem.

De acordo com o Mapa de Fluxo de Valor, podemos eliminar 20 minutos 46

segundos considerados desperdício no processo de impressão de Luis. Essa grande

alteração no tempo é responsável por alterar drasticamente a precificação da

impressão. Dessa forma obtemos o seguinte quadro de precificação:

Abaixo temos um simulação de precificação do pedido de teste realizado

Precificação de impressões 3D

Filamento

Tipo de Filamento ABS PLA

Densidade (g/cm³) 1.03 1.24

Diâmetro (mm) 1.75 1.75

Custo (R$) $65.00 $175.00

Peso do Rolo (kg) 0.5 1

Parâmetros de tempo

Custo por hora de trabalho (R$) $34.00

Tempo de modelagem (min) 21

Tempo p/ troca de cor (min/peça) 4

Tempo p/ pós tratamento (min/peça) 3

Características da Impressão

Material Usado ABS

Tem que modelar? Sim

Quantidade de filamento (mm/peça) 1070

Tempo de impressão (min/peça) 32

Tem que fazer troca de cor ? Não

Tem que fazer pós tratamento? Sim

Número de peças 2

Insumos gastos

Quantidade de material usado (g) 5.3

Tempo total de uso da máquina (min) 64

Tempo total de pós tratamento (min) 6

Custo de impressão

Custo de material total (R$) $0.90

Custo de tempo de impressão (R$) $36.27

Custo de tempo total (R$) $51.57

Custo total/peça $25.78

Custo total $52.46

Preço

Mark-up (%) 15%

Preço final 61.72

Preço final/peça 30.86

Tabela 11 – Precificação Futura


69

6. DESDOBRAMENTOS

A análise aqui apresentada foi focada no valor que cada atividade agrega ao

processo de manufatura aditiva na visão do produtor. Porém, o estudo foi feito

considerando apenas a confecção de uma peça e não de um lote. Assim, a primeira

recomendação é a necessidade de se coletar mais dados referentes ao processo

advindos de um número maior de demandas.

Por limitações práticas não foi possível obter um grande volume de informações

para os dados de entrada do modelo e a coleta dos mesmos deixariam os cálculos mais

exatos e realistas.

Economicamente, o trabalho apresenta um estudo sobre até que ponto é viável

que a peça seja feita com impressão 3D ou via manufatura tradicional com máquinas

CNC, que girou entre 20 mil e 100 mil peças. Porém essa análise foi feita com tecnologia

estado da arte e pode não se aplicar ao estudo. Assim, um próximo passo seria o cálculo

desse valor para o caso estudado.

Mesmo com as melhorias sugeridas, observamos que o valor final por peça ainda

é muito elevado em comparação a produtos de semelhantes características e

dimensões. Entende-se que pode ser desenvolvido um produto personalizado que

atenda a todas as necessidades e especificações escolhidas pelo cliente, fazendo com

que o mesmo esteja disposto a pagar um valor mais elevado. Todavia, a tradicional

produção em larga escala apresenta suas vantagens em comparação a manufatura

aditiva. O cenário descrito anteriormente apresenta um trade-off claro, e em um mercado

dinâmico, o produtor teria pouca influência no valor de sua precificação, tendo uma

resposta negativa da má estimação da mesma. Dessa forma, o entendimento do custo

de produção faz-se tão, ou mais importante que a precificação de cada peça. É

necessário fazer uma alise profunda e precisa do custo envolvido pois o precificação é

dada pelo mercado.

O trabalho evidencia inúmeras oportunidade e cenários de inovação o oferecidos

pela impressora 3D. Sabendo que a tecnologia cresce de forma exponencial, está claro

que mudanças drásticas estão por vir em um curto período de tempo. Tais mudanças

serão responsáveis por grandes alterações no sistema de produção atualmente

conhecido, fazendo com que o mesmo se amplifique drasticamente e

consequentemente aumente de forma substancia a produtividade humana. Tal melhoria

70

é capaz de alterar características fundamentais de uma sociedade, melhorando

qualidade de vida, saúde, dentre outros. O cenário descrito acima, muito se assemelha

a primeira revolução industrial acontecida no século XVIII onde o sistema de produção

baseado em artesanato se aproximou do sistema de produção industrial que

conhecemos atualmente com a inserção de maquinas movidas a vapor. Por outro lado,

essa nova revolução, permite novos caminhos e oportunidades, que as primeiras não

ofereceram. Compreendendo as causas das mudanças advindas da inserção da

manufatura aditiva, entendemos também suas consequências permitindo que

antecipamos medidas e decisões. Tamanha mudança, é acompanhada de lados

positivos e negativos, e assim como nas outras revoluções, certamente irá reduzir certos

postos de trabalho ao mesmo tempo que oferece novas oportunidades.

Deve-se frisar o fato de o caso estudado pertencer ao cenário Brasileiro, onde

inúmeras adversidades não permitem a fácil a entrada no mercado e desenvolvimento

dos makers. O conhecimento necessário e para iniciar a produção de um

microempreendedor já está disseminado, porem o pais ainda precisa se integrar a essa

nova revolução industrial, para ter proveito de oportunidades econômicas, sociais e

culturais. Sem o incentivo necessário e com as inúmeras taxas tributarias brasileiras se

torna extremamente difícil o surgimento de makers e pequenas empresas mais

competitivas e inovadoras, gerando um avanço como um todo para o pais

71

7. CONCLUSÃO

O presente trabalho buscou aplicar os princípios da metodologia lean ao

processo de manufatura aditiva, ou impressão 3D, analisando o caso do maker Luis

Fernando Lopes na tentativa de maximar as atividades de valor e eliminar as de

desperdício.

Primeiramente pudemos constatar que Luis está em uma fase bem inicial no que

tange ao modelo de negócio, tanto que ainda se restringe em atender somente

demandas menores, sem que as mesmas tenham de grandes lotes. Além disso, Luis

tem focado em fazer pequenas peças como chaveiros, cartões de visita e abridores de

garrafa.

Analisando os dados dos itens 5 e 6 podemos ver que, como citado

anteriormente, a impressora 3D é o gargalo, e para que haja um ganho expressivo e

aproximação da situação ideal e com uma redução do tempo de produção, é necessário

que se utilize uma tecnologia melhor. Como não vem ao caso de Luis, as alterações

ocorreram em processos com menor impacto no fluxo, porém, são notáveis.

O tempo total de produção na situação atual é de 2h12min. Com as alterações

propostas, é previsto uma eliminação de 4 das 22 etapas e consequentemente a

redução do tempo médio para 1h51min. Isso representa uma redução de 21 minutos e

46 segundos, ou 15,8% no processo de produção. Do ponto de vista financeira, houve

uma redução do preço final para de R$37,19 para R$30,86, ou 17%.

É importante frisar que, embora os desperdícios totais cheguem a mais de 1

hora, no atual contexto é impossível fazer a redução total dos mesmos já que alguns

são inerentes ao sistema e à tecnologia em questão.

A análise econômica mostrou que o preço por peça ainda é elevado e como não

se tem ganho de escala com impressoras 3D se faz necessário uma análise de até que

ponto é vantajoso utilizar este tipo de manufatura em detrimento da manufatura

convencional.

Todavia, como vimos na análise da tabela de precificação, tempo é relacionado

diretamente com o custo da peça. Dessa forma, toda e qualquer melhoria não deve ser

vista como inútil. Por mais que a primeira vista, uma redução de 15% do tempo não

pareça muito surpreendente, a longo prazo pode representar ganhos muito expressivos

72

A execução desse estudo permitiu a aplicação de uma metodologia prática para

análise dos processos de produção e seus respectivos valores reais ao produtor, no

caso, Luis. Isso permitiu a identificação de oportunidades de melhoria nos processos

relacionados à manufatura aditiva. Porém, os autores acreditam que com uma análise

mais detalhada e contínua essas oportunidades não se restringem as aqui mencionadas

e podem ser de grande valia para makers em início de jornada.

Assim, como pudemos ver, mesmo que o processo de impressão 3D aparente

ser um processo lean, sem desperdícios, na verdade é passível de diversas melhorias,

fundamentalmente no que tange ao processos pré e pós impressão, além de controles

de estoque.

73

Anexos

Foram organizados, nas páginas seguintes e em ordem de aparição durante o

texto, todos os documentos utilizados para enriquecer ainda mais esta pesquisa

Anexo 1: Questionário

1. Conte um pouco de como você ingressou no mundo de impressoras 3D.

2. Quais barreiras enfrentou? (Fornecedores, tecnologia, custo?)

3. Qual seu objetivo em relação a manufatura aditiva?

4. Qual tecnologia/impressora 3D/insumos usa? Escolheu devido a dados

provenientes de estudo ou teste/prática?

5. Quais principais problemas que enfrenta atualmente?

6. Fez/faz um planejamento de estoque/insumos?

7. Quais são as principais demandas por parte dos clientes?

8. Mapear detalhadamente todo o processo produtivo desde o momento em que

recebe o pedido até o momento em que entrega o produto. (Literalmente tudo).

9. Quais as principais diferenças encontradas pelos “makers” brasileiros, em

relação a outros países.

74

Referências

Artigos

COTTELEER M. J. 3D Opportunity for Production - Additive Manufacturing makes its

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PRODUZINDO COM IMPRESSORA 3D: MAPEAMENTO DO FLUXO DE …monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10015138.pdf · Universidade Federal do Rio deJaneiro, Escola Politécnica, Curso